Astronomer som använde NASA:s rymdteleskop Hubble
har för första gången mätt massan direkt av en vit dvärgstjärna. En vit dvärgstjärna
är den rest som blir kvar efter att en solliknande stjärna gjort slut på sitt
bränsle (slutet även för vår sol).
Astronomerna fann att den vita dvärgen bestod av 56
procent av vår sols massa. Detta överensstämmer med tidigare teoretiska
förutsägelser om den vita dvärgens massa och bekräftar nuvarande teorier om hur
vita dvärgar utvecklas till sin slutprodukt i en typisk stjärnas utveckling. Den
unika observationen ger insikter i teorien om vita dvärgars struktur och
sammansättning.
Hittills har tidigare vita dvärgmassemätningar kommit
från observationer och mätning av vita dvärgar i binära stjärnsystem. Genom att se på
rörelsen hos två stjärnor som kretsar kring varandra kan enkel newtonsk fysik
användas för att mäta deras massor. Dessa mätningar kan dock bli osäkra om en
vita dvärgs följeslagare befinner sig i en lång periodisk omloppsbana på
hundratals eller tusentals år om denna (även om de är binärer).
Då det gäller den ensamma vita dvärgstjärnan ovan
var forskare tvungna att använda ett trick av naturen, kallat gravitationell mikrolinsning. Innebärande att då ljuset från en bakgrundsstjärna avböjs något som sker genom gravitationsförvrängning från en stjärna i bakgrunden till den stjärna som observeras. När den vita
dvärgen passerade framför bakgrundsstjärnan fär mikrolinsning stjärnan
att tillfälligt ses förskjuten från sin faktiska position på himlen och ser då större ut.
Resultatet av mätning och hur den gick till finns beskrivs i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Huvudförfattaren är Peter McGill,
som arbetat vid University of Cambridge (men nu baserad vid University of California,
Santa Cruz).
McGill använde Hubble för att mäta den vita dvärgen, LAWD 37 som finns 15 ljusår från oss.
Kailash Sahu från Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland var den ledande Hubble-utredaren för den senaste observation och använde redan mikrolinsning 2017 för att mäta massan av en vit dvärg, Stein 2051 B. Men den dvärgen finns i ett binärt system. "Vår senaste observation ger ett nytt riktmärke eftersom LAWD 37 är en ensam vit dvärg", sa Sahu.
De kollapsade resterna av en stjärna som brann ut
för 1 miljard år sedan, LAWD 37 har studerats omfattande den finns bara
15 ljusår bort i stjärnbilden Flugan. "Eftersom den här vita dvärgen är
relativt nära oss har vi mycket data om den - vi har information om dess
ljusspektrum, men saknade ett mått på dess massa", säger McGill.
Teamet använde ESA:s
rymdobservatorium Gaia, som gör utomordentligt exakta mätningar av nästan 2
miljarder stjärnpositioner. Vid flera Gaia-observationer över tid kan man spåra
en stjärnas rörelse. Baserat på dessa data kunde astronomer förutsäga att LAWD
37 ett kort ögonblick skulle passera framför en bakgrundsstjärna i november
2019.
När detta väl var känt användes Hubble för att exakt
under flera års tid mäta hur
bakgrundsstjärnans skenbara position på himlen tillfälligt avböjdes under den
vita dvärgens passage.
"Dessa händelser är sällsynta och effekterna är
små", säger McGill. "Till exempel är storleken på vår uppmätta
förskjutning är som att mäta längden på en bil på månen sett från jorden."
Eftersom ljuset från bakgrundsstjärnan var så svagt var den största utmaningen för astronomerna att extrahera sin bild från bländningen av den vita dvärgen, som är 400 gånger ljusstarkare än bakgrundsstjärnan. Endast Hubble kan göra den här typen av högkontrastobservationer i synligt ljus.
Forskarna säger att deras resultat öppnar dörren för
framtida händelseförutsägelser med hjälp av Gaia-data.
Rymdteleskopet Hubble är ett projekt för
internationellt samarbete mellan NASA och ESA. NASA:s Goddard Space Flight
Center i Greenbelt, Maryland, förvaltar teleskopet. Space Telescope Science
Institute (STScI) i Baltimore bedriver Hubbles vetenskapliga verksamhet. STScI
drivs för NASA av Association of Universities for Research in Astronomy, i
Washington, DC.
Bild https://esahubble.org/images/heic2301a/
på den vita dvärgstjärnan LAWD 37.
